太陽能自動(dòng)追光裝置設(shè)計(jì)與制作

目錄摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract 1Keywords 1引言 21追光系統(tǒng)簡介 22系統(tǒng)原理及各模塊論證 22.1光采集模塊 32.2數(shù)據(jù)處理模塊 32.3AD轉(zhuǎn)換模塊 42.4微控制模塊 42.5機(jī)械控制模塊 42.6電源模塊 52.7最終方案 53系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì) 53.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 53.1.1微控制器模塊電路 53.1.2光采集模塊電路 53.1.3AD轉(zhuǎn)換模塊電路 63.1.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路 63.1.8電源模塊電路 83.2軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 83.2.1光采集模塊的控制 83.2.2程序流程圖 84系統(tǒng)調(diào)試 94.1硬件調(diào)試 94.2軟件調(diào)試 95調(diào)試方法、現(xiàn)象 105.1電路的測試方法 105.2測試儀器及設(shè)備 105.3實(shí)物與數(shù)據(jù) 106總結(jié) 11參考文獻(xiàn)： 11附錄A 12附錄B 12致謝 20

太陽能自動(dòng)追蹤裝置電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生英容華指導(dǎo)教師張冠芬摘要：運(yùn)用核心元件元件ATmega16單片機(jī)，內(nèi)含8路高速A/D轉(zhuǎn)換，與傳統(tǒng)模塊采用運(yùn)放電路相比，設(shè)計(jì)電壓采集部分采用AD轉(zhuǎn)換器，以最簡潔的電路實(shí)現(xiàn)了太陽能電池板對太陽的垂直跟蹤，采用雙軸跟蹤技術(shù)，彌補(bǔ)了其他太陽能跟蹤的短板，可實(shí)現(xiàn)電池板對太陽光的全方位垂直跟蹤，實(shí)現(xiàn)太陽能利用率的最大化，設(shè)計(jì)機(jī)械部分采用立柱式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍東西、南北0-180度，可實(shí)現(xiàn)無死區(qū)全角度轉(zhuǎn)動(dòng)，本裝置功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，且價(jià)格低廉。[1]關(guān)鍵詞：AD轉(zhuǎn)換器；ATmega16單片機(jī)；垂直跟蹤SolarenergytobeautomatictrackingdeviceStudentmajoringinelectronicinformationscienceandtechnologyprofessionalYingRonghuaTutorZhangGuanfenAbstract:ThedesignofthecorecomponentsATmega16microcontroller,containingeightroadhighspeedA/Dconversion,lowpowerconsumption,stronganti-interferenceability,andthepriceislow.AndthetraditionalmoduleUSESthanamplifier,thedesignvoltageacquisitionoftheADconverter,moreaccurateandreliable,lowenergyconsumption.Thisdesignwiththemostconcisecircuitrealizedthesolarpanelstotheverticaltracking.ThisdesignUSESthedoubleaxestrackingtechnology,tomakeupfortheothersolartrackingshortboard,canrealizetheall-roundverticaltothesunpanelstracking,realizethemaximizationofthesolarenergyutilization.Asisknowntoall,thesimplecircuit,stability,thehigherthebetterrobustness.Thisdesignmachineofthetypestructure,turntheeast-westandsouth-northrange0-180degree,whichcanrealizenodeadzoneallturningAngle.Keywords:ADconverter；ATmega16single-chipmicrocomputer;Verticaltracking引言:隨著社會(huì)的快速發(fā)展，各種污染嚴(yán)重，能源短缺，太陽能作為一種新能源，取之不盡且具有節(jié)能環(huán)保雙重特點(diǎn)，對太陽能的有效利用符合可持續(xù)發(fā)展社會(huì)大趨勢。不管哪種太陽能利用設(shè)備，如果它的集熱裝置能始終保持與太陽光垂直，并且收集更多方向上的太陽光，那么，它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽能?；谔柲芤陨蟽?yōu)勢，創(chuàng)作出了本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)以小模型太陽能電池板為例，只需更換相應(yīng)元器件，便可將其應(yīng)用于各種大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)的太陽能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單價(jià)格低廉、擁有較高的穩(wěn)定性、跟蹤精度高，對太陽能的利用效率高等特點(diǎn)，必然會(huì)有極大的發(fā)展?jié)摿?。理論分析表明，太陽能電池板垂直跟蹤與非跟蹤相比，發(fā)電效率可提高37.7%，顯而易見，其環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益必然是巨大的。[1][2]1追光系統(tǒng)簡介太陽能作為綠色新能源，以其經(jīng)濟(jì)、清潔、環(huán)保、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)有著其它能源不可替代的優(yōu)勢。當(dāng)前太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)正成為我國政府的重點(diǎn)扶持對象。是當(dāng)前及未來能源發(fā)展的重點(diǎn)。目前國內(nèi)太陽能發(fā)電普遍有以下不足：大多采用電池板固定方式安裝，對能源的利用率較低;少數(shù)采用傳感器與渦輪蝸桿技術(shù)進(jìn)行追光產(chǎn)品的可靠性差，且價(jià)格較高?？朔陨喜蛔阄覀冇腥缦聝?yōu)勢：本設(shè)計(jì)采用光敏電阻光強(qiáng)比較法實(shí)現(xiàn)電池板對太陽光的垂直跟蹤，該系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，外加光敏電阻傳感設(shè)備，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)采用兩端輸出逆止活齒減速器，零回差、自鎖、兩端同步輸出，再由太陽高度計(jì)算公式計(jì)算出太陽高度角和太陽方位角兩個(gè)物理量，核心模塊驅(qū)動(dòng)水平和垂直兩路步進(jìn)電機(jī)校正太陽能收集裝置的位置，使之與太陽方向垂直。使用智能追光裝置后，電池板的發(fā)電效率能提高30%以上。使太陽能追光機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入新的發(fā)展階段。太陽能作為綠色新能源，是未來能源發(fā)展的重點(diǎn)，而現(xiàn)有產(chǎn)品采用固定的太陽能電池板，在太陽能的采集方面效率低，為此，我們設(shè)計(jì)了主動(dòng)式太陽能智能追光裝臵。由于在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)地球的公轉(zhuǎn)軌道是嚴(yán)格已知的，本裝臵利用地方時(shí)和緯度精確地計(jì)算出太陽高度角和太陽方位角兩個(gè)量，通過機(jī)械控制部分對太陽能設(shè)備進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)智能追光。[1][2]2系統(tǒng)原理及各模塊論證實(shí)現(xiàn)從太陽升起開始進(jìn)行自動(dòng)跟蹤其運(yùn)行軌跡且始終使太陽能電池板以最佳角度朝向陽光，有效提高對光能的利用率，將光能轉(zhuǎn)化為電能。本設(shè)計(jì)對太陽能電池板雙軸自動(dòng)追蹤系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，通過測量裝置的檢測，給出太陽在東西方向和南北方向的方位信號(hào)。然后，此信號(hào)與電池板的姿態(tài)信號(hào)在ATmega16系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行比較后輸出電機(jī)動(dòng)作信號(hào)進(jìn)而使東西方向的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)電池板在東西方向的姿態(tài)，同時(shí)南北方向的電機(jī)也轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)電池板在南北方向的姿態(tài)，最終達(dá)到太陽能電池板與太陽光垂直的目的。這樣太陽能電池板就不僅能在東西方向上追蹤太陽，也能在南北方向上隨著太陽的位置轉(zhuǎn)動(dòng)。使光照始終與太陽能電池板保持垂直,進(jìn)而最大化的接收太陽能。同時(shí)，在極端天氣下（如連續(xù)陰雨，日食等現(xiàn)象），要暫停電機(jī)等工作，僅留下測量系統(tǒng)及ATmega16控制系統(tǒng)工作，以及時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)電池板轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)力過大時(shí)要對系統(tǒng)采取二級(jí)保護(hù)措施本設(shè)計(jì)采用雙軸跟蹤技術(shù)，彌補(bǔ)了其他太陽能跟蹤的短板，可實(shí)現(xiàn)電池板對太陽光的全方位垂直跟蹤，實(shí)現(xiàn)太陽能利用率的最大化。本設(shè)計(jì)的核心元件ATmega16單片機(jī)，內(nèi)含8路高速A/D轉(zhuǎn)換，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，且價(jià)格低廉。與傳統(tǒng)模塊采用運(yùn)放電路相比，本設(shè)計(jì)電壓采集部分采用AD轉(zhuǎn)換器，更加精確可靠，能耗低。本設(shè)計(jì)以最簡潔的電路實(shí)現(xiàn)了太陽能電池板對太陽的垂直跟蹤。本設(shè)計(jì)機(jī)械部分采用立柱式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍東西、南北0-180度，可實(shí)現(xiàn)無死區(qū)全角度轉(zhuǎn)動(dòng)。[3][4]為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能，下面分別對各個(gè)功能模塊進(jìn)行分析論證，整體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。光采集模塊AD轉(zhuǎn)換光采集模塊AD轉(zhuǎn)換電源模塊MCU機(jī)械控制模塊圖2-1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖2.1光采集模塊方案1：采用光強(qiáng)傳感器。用ROHM原裝BH1750FVI芯片，光照度范圍大，并且傳感器內(nèi)置16位AD轉(zhuǎn)換器，直接數(shù)字輸出，省略復(fù)雜的計(jì)算，省略標(biāo)定，不區(qū)分環(huán)境光源，接近于視覺靈敏度的分光特性，可對廣泛的亮度進(jìn)行1勒克斯的高精度測定，標(biāo)準(zhǔn)NXPIIC通信協(xié)議，塊內(nèi)部包含通信電平轉(zhuǎn)換，可以與5v單片機(jī)直接連接。工作穩(wěn)定可靠。但價(jià)格貴。方案2：采用光敏電阻，光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)1~10M歐,在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4~0.76）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路簡單，可以使設(shè)計(jì)大為簡化。并且性價(jià)比高。因此綜合考慮到所應(yīng)用場合和性價(jià)比選擇了方案2。[5]2.2數(shù)據(jù)處理模塊 方案1：采用兩個(gè)魯性棒的交叉立體式采集。豎桿產(chǎn)生光影，橫桿上布置光采集模塊，采集光影子的長度。以此確定太陽光位置。實(shí)現(xiàn)垂直對光。但此方案需要加以步進(jìn)電機(jī)調(diào)整橫桿采集的方向。并且需要太陽能電池板與控制裝置同步同方向。不便于實(shí)際應(yīng)用。方案2：環(huán)形消影的方法，即用八個(gè)光敏電阻圍成圓形，圓形上放置影桿。若一個(gè)光敏電阻上出現(xiàn)了影子，則控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。直到?jīng)]有影子為止。從而實(shí)現(xiàn)垂直對光功能。[2][5][6]設(shè)計(jì)示意圖如圖2-2所示。1616428375影桿圖2-2光采集數(shù)據(jù)處理模塊示意圖因此綜合考慮到所應(yīng)用場合和性價(jià)比選擇了方案2。2.3AD模塊方案1：AD采用的是ATmega16內(nèi)部集成的8路10位ADC，8個(gè)單端通道，2個(gè)具有可編程增益（1x,10x,或200x）的差分通道。在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時(shí)終止CPU和除了異步定時(shí)器與ADC以外所有I/O模塊的工作，以降低ADC轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲。[4]方案2：采用AD0832，ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口，從ADC0809的通道IN3輸入0－5V之間的模擬量，通過ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量在數(shù)碼管上以十進(jìn)制形成顯示出來。ADC0809的VREF接＋5V電壓。因此綜合考慮到所應(yīng)用場合和性價(jià)比選擇了方案1。2.4微控制模塊方案1：采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)，該單片機(jī)是一種低功耗的CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，只能適于常規(guī)編程器。在單芯片上，片上資源匱乏，難以直接輸出PWM信號(hào)和實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。方案2：ATmega16是具有16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時(shí)讀寫的能力，即RWW)，512字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，32個(gè)通用I/O口線，32個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益(TQFP封裝)的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI串行端口，以及六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。工作于空閑模式時(shí)CPU停止工作，而USART、兩線接口、A/D轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時(shí)終止CPU和除了異步定時(shí)器與ADC以外所有I/O模塊的工作，以降低ADC轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲；Standby模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展Standby模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。[4]因此綜合考慮到所應(yīng)用場合和性價(jià)比選擇了方案2。2.5機(jī)械控制模塊方案1：采用直流電機(jī)控制，直流電機(jī)操作簡單，電路設(shè)計(jì)簡易。但轉(zhuǎn)速不易于控制，電機(jī)的轉(zhuǎn)速，受負(fù)載和電流變化的影響大。所以不適合用于該設(shè)計(jì)。方案2：采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。ATmega16可以直接輸出四通道PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的即時(shí)控制。示意圖如圖2-5所示。[6][7]圖2-5機(jī)械控制模塊示意圖因此選擇了方案2。2.6電源模塊方案1：采用雙電源供電。一個(gè)光采集模塊專用電源其參數(shù)為5V1A，另一個(gè)電源給單片機(jī)及外圍器件供電。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于工作電路穩(wěn)定，但電路較復(fù)雜。方案2：只用一個(gè)電源模塊供電。從光采集模塊上直接引出單片機(jī)的電源線。由于ATmega16正常工作時(shí)所消耗的電流不大，基本上不會(huì)影響光采集模塊的效果。[8]上述論證可知，電池組可保持系統(tǒng)穩(wěn)定，我們選取了方案2。2.7最終方案經(jīng)過反復(fù)的探討和論證我們最終確定太陽能自動(dòng)追蹤裝置的如下最終方案：1.微控制器模塊：以ATMEL公司的ATmega16單片機(jī)為控制核心。2.光采集模塊：采用光敏電阻。3.數(shù)據(jù)處理模塊：采用環(huán)形消影的方法。4.AD轉(zhuǎn)換模塊：采用的是ATmega16內(nèi)部集成的8路10位ADC。5.電源模塊：采用單個(gè)穩(wěn)壓電源供電的方式。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)整體電路如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)整體電路圖3.1.1微控制器模塊電路由ATMEL公司的ATmega16組成的控制模塊電路簡單[2]，其最小系統(tǒng)如圖3-1-1所示。圖3-1-1AVR最小系統(tǒng)3.1.2光采集模塊電路光采集模塊電路如圖3-1-2所示。圖3-1-2光采集模塊電路3.1.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用L298N模塊驅(qū)動(dòng)，模塊電路如圖3-1-3所示。圖3-1-3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.1.4電源模塊電路電源采用7805穩(wěn)壓模塊，電路如圖3-1-4所示。圖3-1-4電源模塊電路3.2軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.2.1AD模塊的控制外部的模擬信號(hào)量需要轉(zhuǎn)變成數(shù)字量才能進(jìn)一步的由MCU進(jìn)行處理。ATmega16內(nèi)部集成有一個(gè)10位逐次比較（successiveapproximation）ADC電路。因此使用AVR可以非常方便的處理輸入的模擬信號(hào)量。ATmega16的ADC與一個(gè)8通道的模擬多路選擇器連接，能夠?qū)σ訮ORTA作為ADC輸入引腳的8路單端模擬輸入電壓進(jìn)行采樣，單端電壓輸入以0V（GND）為參考。另外還支持16種差分電壓輸入組合，其中2種差分輸入方式（ADC1，ADC0和ACD3，ADC2）帶有可編程增益放大器，能在A/D轉(zhuǎn)換前對差分輸入電壓進(jìn)行0dB（1×），20dB（10×）或46dB（200×）的放大。還有七種差分輸入方式的模擬輸入通道共用一個(gè)負(fù)極（ADC1），此時(shí)其它任意一個(gè)ADC引腳都可作為相應(yīng)的正極。若增益為1×或10×，則可獲得8位的精度。如果增益為200×，那么轉(zhuǎn)換精度為7位。AVR的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC具有下列特點(diǎn)：10位精度；0.5LSB積分非線形誤差模擬電源引腳AVcc供電。AVcc和Vcc的電壓差別不能大于±0.3V。ADC轉(zhuǎn)換的參考電源可采±2LSB的絕對精度；13μs~260μs的轉(zhuǎn)換時(shí)間；在最大精度下可達(dá)到每秒15kSPS的采樣速率；8路可選的單端輸入通道；7路差分輸入通道；2路差分輸入通道帶有可選的10×和200×增益；ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取可設(shè)置為左端對齊（LEFTADJUSTMENT）；ADC的電壓輸入范圍0～Vcc；可選擇的內(nèi)部2.56V的ADC參考電壓源；自由連續(xù)轉(zhuǎn)換模式和單次轉(zhuǎn)換模式；ADC自動(dòng)轉(zhuǎn)換觸發(fā)模式選擇；ADC轉(zhuǎn)換完成中斷；休眠模式下的噪聲抑制器（NOISECANCELER）。AVR的ADC功能單元由獨(dú)立的專用用芯片內(nèi)部的2.56V參考電源，或采用AVcc，也可使用外部參考電源。使用外部參考電源時(shí)，外部參考電源由引腳ARFE接入。使用內(nèi)部電壓參考源時(shí)，可以通過在AREF引腳外部并接一個(gè)電容來提高ADC的抗噪性能。[4]3.2.2程序流程改系統(tǒng)工作流程本系統(tǒng)工作按下圖流程運(yùn)行：圖3-2-2主程序流程圖和中斷程序流程圖4系統(tǒng)調(diào)試4.1硬件調(diào)試第一步，通電觀察。將電路通電觀察有無異?，F(xiàn)象，例如有無器件冒煙現(xiàn)象，有無異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。第二步，靜態(tài)調(diào)試。將信號(hào)輸入端加固定的電平信號(hào)后進(jìn)行的直流測試，可用萬用表測出電路中各點(diǎn)的電位，通過和理論估算值比較，結(jié)合電路原理的分析，判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過更換器件或調(diào)整電路參數(shù)，使電路直流工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。第三步，動(dòng)態(tài)調(diào)試。動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在電路的輸入端加入合適的信號(hào)，按信號(hào)的流向，用示波器順序檢測各測試點(diǎn)的輸出信號(hào)，若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿足要求。第四步，分模塊塊調(diào)試。先調(diào)試光采集模塊的電路情況，先確定光采集模塊的信號(hào)狀況良好，上位機(jī)軟件和串口調(diào)試助手能不能成功返回?cái)?shù)據(jù)和命令；其次調(diào)試單片機(jī)電路，利用串口通信助手和下載編程軟件，分別編寫各個(gè)模塊的簡單程序，測試出各模塊電路是否正常。第五步，總體調(diào)試。把各個(gè)模塊連接好，下載單片機(jī)程序，打開電源運(yùn)行程序。看硬件是否正常，是否有電信號(hào)的干擾。應(yīng)盡量讓信號(hào)線和電源線隔開。[5]4.2軟件調(diào)試第一步，用上位機(jī)軟件和串口調(diào)試助手調(diào)試光采集和單片機(jī)之間的通信。上位機(jī)軟件見附錄第二步，用multisim對模塊電路進(jìn)行仿真。第三步，利用KeilC編程軟件和Protues實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)，程序分步運(yùn)行和全速運(yùn)行聯(lián)合調(diào)試。[5]5調(diào)試方法、現(xiàn)象與數(shù)據(jù)5.1電路的測試方法為了保證實(shí)際制作出來機(jī)械控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，我們對各個(gè)功能模塊和程序分別運(yùn)用仿真軟件multisium和protus進(jìn)行了仿真測試。5.2測試儀器及設(shè)備調(diào)試測量過程中用到的儀器設(shè)備如表5-2所示。表5-2測量儀器及設(shè)備表儀器名稱型號(hào)用途數(shù)量計(jì)算機(jī)DELL-INSPIRON調(diào)試程序160MHz雙蹤數(shù)字示波器TSD1002調(diào)試電機(jī)的轉(zhuǎn)速1數(shù)字萬用表FLUKE測試鏈接和各個(gè)重要位置的電壓1直流穩(wěn)壓電源YD18303D供各模塊電源調(diào)試用15.3實(shí)物與數(shù)據(jù)本系統(tǒng)實(shí)物圖見附錄B實(shí)物示意圖如下圖5-3-1所示：圖5-3-1實(shí)物示意圖數(shù)據(jù)測試結(jié)果如見下表5-3-2所示。表5-3-2數(shù)據(jù)測試結(jié)果工作機(jī)組時(shí)間1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)8號(hào)6:00-8:00○○○○○○●○8:00-10:00○○○○○○○●10:00-12:00●○○○○○○○12:00-14:00○●○○○○○○14:00-16:00○○●○○○○○16:00-18:00○○●○○○○○注：○表示接受光照；●表示接受到陰影6總結(jié)在設(shè)計(jì)制作過程中，力求電路簡單，外形美觀，整體協(xié)調(diào)，軟件方面，力求穩(wěn)定可靠；硬件方面，力求合理,協(xié)調(diào)穩(wěn)定。最終順利完成了設(shè)計(jì)中所有的要求使系統(tǒng)更加智能化，人性化。制作過程中，我遇到了很多困難。同時(shí)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也學(xué)到了不少東西，讓我深刻的體會(huì)到了理論知識(shí)的重要性，也提高了自己分析解決問題的能力。參考文獻(xiàn)：[1]譚丙煜.怎樣撰寫科學(xué)論文[M].2版.沈陽：遼寧人民出版社，1982：5-6.[2]MartinA.Green),狄大衛(wèi),曹昭陽,李秀文.太陽能電池:工作原理、技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用[M].1版.上海:交通大學(xué)出版社;2010:1-1.[3]朱永強(qiáng).新能源與分布式發(fā)電技術(shù)[M].1版.北京：大學(xué)出版社，2010：9-1.[4]馬潮.AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐[M].1版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007：322-344.[5]張永瑞,劉振起,楊林耀,顧玉昆.電子測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].1版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994：82-88.[6]劉南平.現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)與制作技術(shù)[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2004：230-232.[7]高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2002：283-288.[8]余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].2版.北京：高等教育出版社，1999.245-362.[9]吳戈，李玉峰.案例學(xué)單片機(jī)C語言開發(fā)[M].1版.北京：人民郵電出版社，2008：73-117.[10]譚浩強(qiáng),張基溫.C語言程序設(shè)計(jì)教程[M].3版.北京：高等教育出版社，2006：306-307.附錄A系統(tǒng)的部分程序

#include<iom16v.h>#include<macros.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintconsttongdao[]={0x00,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07};ucharaddata[8];voiddelay(uintms) {uinti,j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<1141;j++); }uintmega16_ad()//ucharchl{ uchari; for(i=0;i<8;i++) {//ucharaddata[i]; DDRA&=~tongdao[i];//通道 PORTA&=~tongdao[i]; ADMUX=0; ADCSR=0X80; ADCSR|=BIT(ADSC); while(!(ADCSR&(BIT(ADIF))));addata[i]=ADCL; addata[i]=addata[i]+